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绪论 1

0.1 向天然气转型是世界潮流 1

0.2 我国LNG产业构架 3

0.2.1 小型LNG工厂 3

0.2.2 LNG进口接收站 6

0.2.3 LNG物流模式 6

0.2.4 LNG应用市场 8

第1章 天然气热物理特性 13

1.1 引言 13

1.1.1 天然气的热力学性质 13

1.1.2 天然气的迁移特性 14

1.2 天然气的气液相平衡 15

1.2.1 相平衡计算的难点 15

1.2.2 相平衡计算所用的状态方程和逸度方程 15

1.2.3 （p,T）闪蒸计算 16

1.2.4 泡点和露点的计算 18

1.3 天然气的焓和熵 19

1.3.1 计算焓和熵的表达式 19

1.3.2 计算焓和熵的方法 21

1.3.3 计算结果与国外试验结果的比较 21

1.4 天然气的黏度 22

1.4.1 常用的黏度算法综述 22

1.4.2 不同压力范围及相应的天然气黏度计算模型 23

1.4.3 天然气的统一黏度计算模型 25

1.5 天然气的热导率 30

1.5.1 常用的热导率计算方法综述 30

1.5.2 不同压力范围及相态的天然气热导率计算模型 31

1.5.3 天然气热导率对应态预测模型 33

1.5.4 计算结果与实验数据的对比分析 34

1.6 天然气的表面张力 35

参考文献 37

第2章 天然气的预处理 39

2.1 脱酸性气体 40

2.1.1 脱硫方法分类 40

2.1.2 常用的净化方法 45

2.1.3 脱硫方法选择原则 49

2.2 脱水 51

2.2.1 吸收法脱水 51

2.2.2 吸附法脱水 53

2.2.3 低温冷凝法脱水 56

2.2.4 膜分离法脱水 57

2.3 其他杂质的脱除 58

参考文献 59

第3章 液化天然气流程和装置 61

3.1 概述 61

3.2 中、大型LNG流程 62

3.2.1 C3MR丙烷预冷混合制冷剂流程 62

3.2.2 DMR双混合制冷剂流程 67

3.2.3 AP-XTM混合制冷循环流程 72

3.2.4 MFC混合制冷剂级联流程 73

3.2.5 PMR并联混合制冷剂流程 75

3.2.6 经典级联流程 77

3.2.7 康菲优化级联流程 79

3.2.8 流程比较 82

3.2.9 中、大型LNG装置 85

3.3 小型LNG流程 90

3.3.1 SMR单混合制冷剂流程 90

3.3.2 膨胀技术与流程 92

3.3.3 我国LNG装置 96

3.4 浮式液化装置 101

参考文献 102

第4章 液化天然气接收终端 104

4.1 LNG接收终端工艺流程 104

4.1.1 LNG卸船系统 104

4.1.2 LNG存储系统 105

4.1.3 LNG再气化 105

4.1.4 蒸发气处理系统 108

4.1.5 储槽防真空补气系统 108

4.1.6 火炬／放空系统 109

4.2 全球LNG接收终端 109

4.2.1 概述 109

4.2.2 日本LNG接收终端 115

4.2.3 韩国LNG接收终端 116

4.2.4 美国LNG接收终端 117

4.2.5 我国LNG接收终端 118

参考文献 119

第5章 液化天然气装置的相关设备 120

5.1 压缩机 120

5.1.1 往复压缩机 120

5.1.2 离心压缩机 121

5.1.3 螺杆压缩机 124

5.2 换热器 128

5.2.1 绕管式换热器 128

5.2.2 板翅式换热器 129

5.2.3 LNG气化器 130

5.2.4 换热器的换热能力 136

5.2.5 传热过程中存在的问题 137

5.3 LNG泵 138

5.3.1 潜液式电动泵 139

5.3.2 潜液式电动泵的应用 141

5.3.3 LNG泵的平衡要求 144

5.3.4 LNG泵的试验 145

5.3.5 非潜液式低温泵在LNG系统中的应用 146

5.3.6 LNG泵的运行 147

5.4 LNG输送管路 147

5.4.1 冷收缩问题 148

5.4.2 LNG管路的隔热 148

5.4.3 管道的预冷和保冷 150

5.4.4 LNG管路的试验 152

5.4.5 管内流阻 154

5.5 膨胀机 154

5.5.1 透平膨胀机工作原理与结构 154

5.5.2 透平膨胀机在天然气工业中的应用 155

5.5.3 透平膨胀机的工作特点与类型 155

5.5.4 透平膨胀机的主要参数 156

5.6 低温阀门 158

5.6.1 低温阀门的类型 159

5.6.2 低温阀门的基本性能 164

5.6.3 低温阀门的类型、标准规范、结构特点 167

5.6.4 低温阀门产品主要性能参数及国外生产厂家 168

5.6.5 低温阀门的试验 170

参考文献 172

第6章 液化天然气的储运 173

6.1 引言 173

6.2 LNG储罐（槽） 173

6.2.1 型式分类 173

6.2.2 LNG储罐（槽）结构 176

6.2.3 LNG储槽内部观察装置 183

6.3 LNG船 183

6.3.1 LNG船运在LNG工业链中的作用 183

6.3.2 LNG货舱的围护系统 185

6.3.3 世界LNG船一览（1983—2013） 192

6.3.4 现代LNG船的船型 199

6.3.5 典型LNG船的货舱分布 199

6.3.6 LNG船的技术新构思 202

6.3.7 我国LNG船制造业的发展 203

6.4 LNG槽车 204

6.4.1 LNG槽车的隔热方式 204

6.4.2 LNG槽车的安全设计 205

6.4.3 LNG槽车的输液方式 206

6.4.4 LNG槽车容量的大型化、列车化和轻量化 206

6.4.5 LNG槽车运行高速化 207

6.4.6 LNG槽车实例 207

6.5 LNG存储中的分层和涡旋 212

6.5.1 涡旋现象 212

6.5.2 分层与涡旋现象的机理 212

6.5.3 分层与涡旋的理论模型 214

6.5.4 涡旋预防的技术措施 221

参考文献 223

第7章 液化天然气的气化与利用 225

7.1 LNG的气化 225

7.1.1 LNG气化站的总体考虑 225

7.1.2 LNG气化工艺 229

7.1.3 LNG气化工艺设备 230

7.1.4 测量仪表 233

7.1.5 气化站的消防与安全 234

7.1.6 气化站建设实例 235

7.1.7 气化站BOG回收案例 237

7.2 LNG储罐的自增压供气系统 238

7.2.1 增压供气系统概述 238

7.2.2 自增压系统稳压供气原理 240

7.2.3 增压管路传热及流动计算 242

7.3 LNG为燃料的运输工具 244

7.3.1 LNG作为运输工具燃料的优势 244

7.3.2 LNG汽车燃料系统 246

7.3.3 LNG加气站 252

7.3.4 LNG燃料动力船舶 255

7.3.5 以LNG为燃料的其他运输工具 262

7.4 LNG及其冷量利用的？分析 264

7.4.1 LNG冷量？分析数学模型 264

7.4.2 LNG冷量？特性分析 266

7.5 LNG冷量发电 267

7.5.1 天然气直接膨胀发电 267

7.5.2 利用LNG的蒸汽动力循环 268

7.5.3 利用LNG的气体动力循环 270

7.5.4 利用LNG的燃气－蒸汽联合循环 273

7.5.5 日本利用LNG冷量发电概况 276

7.6 LNG冷量用于空气分离 278

7.6.1 概述 278

7.6.2 利用LNG冷量提高空分装置液化率 280

7.6.3 利用LNG冷量降低空分装置压力 281

7.6.4 利用LNG冷量空分装置案例 282

7.7 LNG冷量的其他利用途径 285

7.7.1 轻烃分离 285

7.7.2 制取液化二氧化碳和干冰 287

7.7.3 冷库 288

7.7.4 低温破碎和粉碎 289

7.7.5 海水淡化 290

7.7.6 蓄冷装置 292

参考文献 293

第8章 液化天然气安全技术 297

8.1 引言 297

8.2 LNG的有关安全特性 297

8.2.1 燃烧范围 298

8.2.2 着火温度与燃烧速度 299

8.2.3 LNG的低温特性 300

8.2.4 对生理上的影响 300

8.3 有关安全检测设备 301

8.3.1 可燃气体检测器（CGD） 301

8.3.2 火焰检测器 302

8.3.3 高温检测器 302

8.3.4 低温检测器 302

8.3.5 烟火检测器 302

8.3.6 缺氧检测设备 303

8.4 LNG溢出或泄漏 303

8.4.1 LNG储罐处于火灾情况下的传热计算 304

8.4.2 LNG泄漏或溢出后的蒸气扩散 305

8.4.3 LNG泄漏或溢出的预防 306

8.5 LNG溢出与防火技术 306

8.5.1 概述 306

8.5.2 紧急状态的应对措施 307

8.5.3 LNG溢出的控制方法 307

8.5.4 有关消防保护 308

8.5.5 灭火剂 309

8.6 基础设施的安全要求 310

8.6.1 LNG储罐的距离 311

8.6.2 气化器等工艺设备的安装距离 311

8.6.3 LNG储罐的防震 311

8.7 LNG存储中的安全问题 311

8.7.1 LNG储罐的充注条件 312

8.7.2 LNG储罐的最大充装容量 313

8.7.3 LNG储罐的压力控制 314

8.7.4 间歇泉和水锤现象 314

8.8 管路和阀件的安全要求 315

8.9 装卸作业 315

8.10 消防和防护 316

8.11 紧急泄放和关闭 317

8.12 人员安全与救护 317

参考文献 318

第9章 非常规天然气液化 319

9.1 非常规天然气概述 319

9.2 煤层气液化 320

9.2.1 氧的脱除 322

9.2.2 氮／甲烷的吸附分离 330

9.2.3 吸附－液化流程 332

9.2.4 液化－精馏流程 334

9.3 合成天然气液化 336

9.3.1 含氢甲烷的物性与相平衡特性 337

9.3.2 采用常规流程的合成天然气液化方案 340

9.3.3 氢气的分离 342

9.3.4 液化与氢气分离整合流程 347

参考文献 349

附录 354

附录A 附表 354

表A-1 R50（甲烷）饱和液体、蒸气热物性数据之一 354

表A-2 R50（甲烷）饱和液体、蒸气热物性数据之二 356

表A-3 R170（乙烷）饱和液体、蒸气热物性数据 358

表A-4 R290（丙烷）饱和液体、蒸气热物性数据之一 360

表A-5 R290（丙烷）饱和液体、蒸气热物性数据之二 362

表A-6 R600（正丁烷）饱和液体、蒸气热物性数据 364

表A-7 R600a（异丁烷）饱和液体、蒸气热物性数据 366

表A-8 R1150（乙烯）饱和液体、蒸气热物性数据 368

表A-9 R728（氮气）饱和液体、蒸气热物性数据之一 370

表A-10 R728（氮气）饱和液体、蒸气热物性数据之二 372

附录B 附图 374

图B-1 R50（甲烷）p-h图 374

图B-2 R170（乙烷）p-h图 375

图B-3 R290（丙烷）p-h图 376

图B-4 R600（正丁烷）p-h图 377

图B-5 R600a（异丁烷）p-h图 378

图B-6 R1150（乙烯）p-h图 379

图B-7 R728（氮气）p-h图 380